Abstract
近年、米国などではダイナマイトの連続爆破による建築構造物の爆破解体が
盛んに行われているが、最近は日本でもその技術が取り入れられ、
琵琶湖の畔のホテルなどの解体に応用されている。この解体技術には
経験的なノウハウが多く含まれ、誰もが利用できる汎用性に富む技術である
とは言い難い。また特に、周辺に他の構造物が存在する狭い空間での
高層建築構造物の爆破解体は失敗が許されず、事前のコンピュ−タによる
シミュレ−ション解析の必要性が問われている。
一方、1995年1月に発生した兵庫県南部地震は大きな被害をもたらしたが、
特に縦方向の地震波に対する建築構造物の強度設計の見直しが図られている。
そのため、３軸方向へ加振される構造物に対する簡便な崩壊モード解析法の
出現が望まれている。
個別要素法(DEM)や不連続変形法(DDA)などの手法を用いた
爆破解体解析や地震崩壊解析などの数値例は過去にも存在するが、
従来の有限要素解析コードでは、このような強非線形性・不連続性を持つ
問題を解くには非常に複雑なプロセスが必要となり、爆破解体・地震崩壊の
解析例は稀少である。
本研究では、微小変形・大変形、
静的・動的、単調負荷・繰り返し負荷の如何に関わらず、骨組構造の
有限要素解析において有効であることが立証されている
順応型 Shifted Integration 法（ASI法）を
RC骨組構造の爆破解体・地震崩壊解析に応用することを考える。そして、
従来の変位型有限要素法ではほとんど解析不可能であった
これらの強非線形問題について、
ASI法により簡便に解析可能となるアルゴリズムを開発、実際の解析に
応用することを主な目的とする。
ASI法とは、弾性要素における数値積分点は線形解析に対する最適位置
（３次はり要素の場合はガウス積分点、線形チモシェンコはり要素の場合は
中央点）に置き、全塑性断面の発生直後に、その
点に正確に塑性ヒンジが
形成されるように数値積分点をシフトする手法で、通常の
有限要素法に比べ格段に少ない要素数で高精度の解が得られ、また
従来の有限要素解析コードへのインプリメントが容易であることが大きな
特徴である。
本研究で用いたアルゴリズムでは、数値積分点をシフトすることにより
ある要素の特定の断面に仮想ヒンジを発生させ、それと同時に
その要素の断面力を解放し、爆破および破断を表現する。この操作により、
爆破解体などのように部材が破断し飛散するような問題も解析が可能となる。
また、１部材は最低２つの線形チモシェンコはり要素によって
構成される。
非線形解析のための増分理論として、
一般には Total Lagrangian Formulation （以下、T.L.F.と表記）あるいは
Updated Lagrangian Formulation （以下、U.L.F.と表記）が使用
されるが、爆破解体・地震崩壊解析では、
骨組構造が倒壊する段階で部材の回転が増大することが予想されるため、
本研究では主に計算効率の観点より、後者の理論を使用することにした。